1.2 Foreground/Background Segmentation
1.4.3 Background Foreground Trackers
Propiedades espectrales de las cubiertas.
En la Figura 1 se muestra como la PAR que se transmite a través de las cubiertas estudiadas cambia en el rango de longitudes de onda para cada cubierta: el polietileno difuso de alta densidad tiene una transmisividad baja de 400-500 nm con un punto de máxima transmisividad cerca de 480 nm , de 500-600 nm y tiene un punto de máxima transmisividad cerca de 580 nm y otro punto de máxima transmisividad cerca de 600 nm, de 600-700 nm con su punto de máxima transmisividad cerca de 660 nm y un punto más en 700 nm, el policarbonato celular azul tiene una transmisividad media de 400-500 nm con su punto de máxima transmisividad cerca de 480 nm, de 500-600 nm tiene un punto de máxima transmisividad cerca de 500 nm y el mínimo cerca de 580 nm y otro punto de mínima transmisividad cerca de 600 nm, en el rango de 600-700 nm el punto de máxima transmisividad está cerca de 700 nm, el policarbonato celular rojo tiene una transmisividad nula de 400-550 nm, entre 550-700 nm su punto de máxima transmisividad cerca de los 660 nm. El policarbonato celular traslucido tiene la transmisividad más alta entre todas las cubiertas de los 400-500 nm teniendo su punto de máxima transmisividad uno cerca de 480 nm, de 500-600 nm con un punto de máxima transmisividad cerca de 580 nm y otro punto de máxima transmisividad cerca de 600 nm, de 600-700 nm con su punto de máxima transmisividad cerca de 660 nm y un punto más en 700 nm. La PAR transmitida a través estas cubiertas plásticas de los túneles que depende del material y el color con el que el túnel este cubierto genera cambios en la morfología, fisiología y fructificación de las plantas de pimiento morrón.
Figura 1. Radiación Fotosintéticamente Activa (PAR) incidente a campo abierto y la que se transmite a través de las cubiertas de polietileno de alta densidad blanco, policarbonato azul, traslucido y rojo al interior de los tunes, a diferentes longitudes de onda y en condiciones de cielo totalmente despejado.
Radiación Fotosintéticamente Activa (PAR) incidente y transmitida a través de las cubiertas los túneles.
En la Figura 2 describe como La radiación fotosintéticamente activa (PAR) incidente para todos los meses alcanza un valor máximo aproximado de 2000 µmol m-2s-1 en cada uno de los meses del experimento a campo abierto, los valores de transmisividad alcanzados durante el día al interior de los túneles muestran como el policarbonato celular translucido en mayo alcanza un PAR máximo de 1600 µmol m-2s-1, en junio un máximo de 1800 µmol m-2s-1nm-1, en julio un máximo de 1700 µmol m-2s-1nm-1, en agosto un máximo de 1600 µmol m-2s-1nm-1, las cubiertas
de polietileno de alta densidad y policarbonato azul tienen una fluctuación similar en todos los meses ya que de las 08:00 hasta las 14:horas la transmisión más alta en el polietileno de alta densidad y después de las 14:00 horas hasta las 19:00 horas lo es en el policarbonato celular color azul, los máximos fluctúan entre los 1000 y 1200 µmol m-2s-1, la cubierta de policarbonato celular color rojo se comporta igual para todos los meses, esto porque transcurso del día ninguna alcanza los 500 µmol m-2s-1nm-1. Cabe recordar que son valores promedio de PAR, lo que significa que hay áreas dentro del invernadero con un nivel PAR más alto o más bajo en todos los casos (Baxevanou et al., 2017). En el Cuadro 5 describe como el valor PAR integrado mensual es superior en el policarbonato celular translucido esto debido a la mayor transmisividad mostrada por este material, mientras el polietileno de alta densidad y el policarbonato celular azul muestran cantidades similares con diferencias pequeñas entre uno y otro siendo mayores en el polietileno de alta densidad, esto debido a que el policarbonato azul transmite menos PAR de los 530-680 nm de longitud de onda. Mientras el policarbonato rojo muestra las cantidades más bajas ya que este tiene una nula transmisión PAR de 400-500 nm y solo absorbe transmite el espectro de luz visible rojo 660nm. Phushdi et al., 2013 en un experimento con cubierta con cubiertas foto-selectivas (perla amarilla y roja) y una cubierta negra (de control) sobre plantas de tomate informo que la PAR fue más alto debajo de las cubiertas negras (control) y más bajo debajo de las cubiertas rojas. Abdel-Ghany, 2011 indicó que el sistema de invernadero puede utilizar el 75% de la radiación solar incidente por absorción en la cubierta, las plantas y el suelo y el 25% se pierde fuera del invernadero. Para un incidente de radiación solar integrada de aproximadamente 27.7 MJ m-2 d-1, el invernadero cubierto con polietileno transmitió 20.7 MJ m-2 d-1 donde 46% de la radiación se convirtió en calor latente por evapotranspiración y el 54% en calor sensible agregado al aire de invernadero.
Figura 2. Radiación Fotosintéticamente Activa (PAR) que incide (campo abierto) y la que se transmite a través de las cubiertas polietileno de alta densidad blanco, policarbonato azul, traslucido y rojo en un día totalmente despejado para los meses del ciclo del cultivo de pimiento morrón (Capsicum annuum L.).
Cuadro 5. Radiación Fotosintéticamente Activa (PAR) integrado total mensual (mol m-2), durante el día (08:00 a 19:00 h) a campo abierto y la que se transmite a través de las cubiertas polietileno de alta densidad blanco, policarbonato azul, traslucido y rojo, en el ciclo del cultivo de pimiento morrón (Capsicum annuum L.).
AZUL TRANSLUCIDO CAMPO ABIERTO ROJO POLIETILENO
MAYO 19.97 32.29 38.42 9.36 20.86
JUNIO 26.53 42.6 52.08 12.35 28.31
JULIO 26.3 42.56 52.49 12.45 28.57
AGOSTO 22.2 35.56 45.18 10.57 23.77
SEPTIEMBRE 18.15 28.13 39.92 8.61 20.49
Temperatura del aire diurna y nocturna en campo abierto y al interior de los túneles
En la Figura 3 se observa como al comenzar el día 08:00 horas, el túnel de policarbonato translucido en casi todos los meses comienza con una temperatura más alta, por la tarde es mayor la temperatura en el túnel azul en los meses de junio y agosto en el periodo de tiempo de las 12:00 a las 16:00 horas se da el caso contrario, mientras en el resto del día la temperatura en el túnel translucido es mayor. En cuanto al comportamiento de la temperatura del aire en el interior del túnel y de polietileno son similares conforme transcurre el día siendo más bajas que los túneles de policarbonato azul y después de las 16:00 horas la temperatura es mayor bajo la cubierta polietileno, esto demuestra que hay un aumento significativo de temperatura dentro de los túneles debido a su material de cubierta en comparación a la temperatura a campo abierto, Lewis, 2017 afirma que debido a un volumen de aire cerrado mayor, los túneles más grandes no pierden calor radiante tan rápido durante la noche y tienden a no aumentar la temperatura tan
rápidamente durante el día. Esto se puede corroborar con los datos de temperatura del aire promedio mensual diurna en el interior de los túneles en el Cuadro 6, que muestran que la temperatura más alta se encontró en el interior de los túneles azul y translucido, con diferencias de 3-7 °C con referencia a la temperatura a campo abierto, mientras la temperatura del aire al interior de los túneles rojo y de polietileno mostro diferencias de 2-5 °C con referencia a la temperatura a campo abierto ya que Los túneles pueden presentar fluctuaciones extremas de temperatura durante un período de 24 horas (Lewis, 2017).
Analizando la Figura 4 se observa que en cuanto a la temperatura nocturna las temperaturas se comportaron igual durante el transcurso de la noche en los túneles azul, translucido, mientras en el túnel rojo la temperatura fue mayor que en los antes mencionados. En todos ellos la temperatura del aire en su interior fue mayor a la observada a campo abierto. En contraste el túnel de polietileno tuvo enfriamiento en el transcurso de la noche haciendo que la temperatura fuera menor que la temperatura en campo abierto en todos los meses.
Por ello se afirma que el túnel cubierto por polietileno de alta densidad es el que menos se calienta durante el día y tiene mayor enfriamiento durante la noche con relación la temperatura al campo abierto durante la noche, en base a datos de temperatura del aire promedio mensual nocturna en el interior de los túneles en el Cuadro 7 que muestran que los que conservan más calor en su interior en el transcurso de la noche y una temperatura diurna más alta son los túneles de policarbonato celular, con diferencias alrededor de 1°C en comparación a campo abierto, debido a que los paneles de invernadero de policarbonato en una configuración de múltiples paredes proporcionan excelentes propiedades de aislamiento térmico (Churchill, 2011), mientras la temperatura del aire al interior del túnel de polietileno sufre una pérdida de alrededor de 1 °C con referencia a la temperatura a campo abierto. Basile et al., 2014 en un cultivo de
kiwi afirman que las cubiertas azules, rojas y grises disminuyeron ligeramente la temperatura promedio del aire en la vecindad de la vid, en comparación con las condiciones sin red. Por lo tanto, las temperaturas medias diarias (promedio de 24 h) bajo las cubiertas azul, roja y gris fueron 0.1-0.9 °C más bajas que el control sin red. Por otro lado, la temperatura del aire bajo la red blanca fue muy similar a las condiciones de campo abierto (± 0.4 °C). Baxevanou et al, 2017 observaron que durante el día de verano la temperatura en la base de las plantas está menos influenciada por la corriente de aire que ingresa y por la radiación solar incidente y depende fuertemente de la tierra y la capacidad de calor específica del invernadero. Estudios previos han demostrado que las temperaturas excesivas del aire frío en la noche reducen los rendimientos comercializables debido a varios trastornos fisiológicos que incluyen hinchazón del ovario, reducción de la viabilidad del polen, estambres más cortos, forma anormal del pétalo (Polowick y Sawhney, 1985). Zambrano-Vaca et al., 2016 señalan que es muy necesario investigar sobre nuevos materiales y mejorar el diseño de la estructura para proporcionar una mejor ventilación en los meses de verano y protección contra el frío durante el invierno y las primeras temporadas de primavera.
Figura 3. Temperatura del aire diurna a campo abierto y al interior de los túneles con cubiertas de polietileno difuso de alta densidad, policarbonato azul, traslucido y rojo, en condiciones de cielo totalmente despejado para los meses del ciclo del cultivo de pimiento morrón (Capsicum annuum L.).
Figura 4. Temperatura del aire nocturna en campo abierto y al interior de los túneles con cubiertas de: polietileno difuso de alta densidad, policarbonato azul, traslucido y rojo, para los meses del ciclo del cultivo de pimiento morrón (Capsicum annuum L.).
Cuadro 6. Temperatura del aire (oC) promedio mensual diurna de las 08:00 a las 19:00 h en campo abierto y al interior de los túneles con cubiertas de: polietileno de alta densidad blanco, policarbonato azul, traslucido y rojo, en el ciclo del cultivo de pimiento morrón (Capsicum annuum L.). AZUL (OC) TRANSLUCIDO (OC) CAMPO ABIERTO (OC) ROJO POLIETILENO (OC) JUNIO 39.57 38.97 32.74 37.54 37.70 JULIO 40.06 41.09 35.08 39.03 38.46 AGOSTO 35.99 36.82 32.49 35.25 SEPTIEMBRE 34.15 34.76 31.06 33.69
Cuadro 7. Temperatura del aire (oC) promedio mensual nocturna de las 21:00 a las 06:00 h en campo abierto y al interior de los túneles con cubiertas de: polietileno de alta densidad blanco, policarbonato azul, traslucido y rojo, en el ciclo del cultivo de pimiento morrón (Capsicum annuum L.). AZUL (OC) TRANSLUCIDO (OC) CAMPO ABIERTO (OC) ROJO (OC) POLIETILENO (OC) JUNIO 25.60 25.59 24.87 25.56 24.37 JULIO 27.98 27.99 27.58 28.37 26.85 AGOSTO 26.71 26.78 26.48 25.92 SEPTIEMBRE 24.77 24.84 24.49 24.06
Relación entre Temperatura del aire y la Radiación Fotosintéticamente Activa en campo abierto y al interior de los túneles
Las cubiertas, independientemente del color, tienen el potencial de reducir la cantidad de radiación que llega a los cultivos debajo; cuanto mayor sea el factor de sombreado, más se bloqueará la radiación. La reducción en la radiación que resulta afectará las temperaturas (aire, planta, suelo) y la humedad relativa (Sivakumar y Jifon, 2018). En la Figura 4 se puede observar como la PAR transmitida a través de las cubiertas en la temperatura del aire en el interior del túnel. Teniendo en cuenta que el valor en la ordenada al origen indica que el túnel inicialmente ya está más caliente antes de la salida del sol debido a su aislamiento térmico en la noche. La inclinación de las pendientes de cada cubierta indican los efectos térmicos de PAR siendo al interior del túnel cubierto por policarbonato rojo el mayor, ya que permite la entrada de PAR más baja y se observa una relación más marcada por unidad PAR en la temperatura del aire, En el policarbonato translucido la PAR transmitida tiene un efecto menor debido a que ingresan cantidades muy altas, por ello para causar un aumento en la temperatura son necesarias más unidades PAR debido a su coloración. Bajo el policarbonato azul se observa una temperatura que compara al túnel traslucido, la diferencia radica en la menor cantidad de PAR que transmite, tomando en cuenta que las cubiertas de policarbonato pierden menos temperatura durante la noche al interior del túnel. Bajo el polietileno de alta densidad hay un efecto ya que el plástico blanco refleja gran parte de la luz del sol, lo que resulta en temperaturas interiores más frías (Hannan, 1998).
Figura 5. Funciones de correlación entre Temperatura del aire (Ta) y Radiación Fotosintéticamente Activa (PAR) durante el día de las 08:00 a las 19:00 horas en campo abierto y al interior de los túneles con cubiertas de: polietileno de alta densidad blanco, policarbonato azul, traslucido y rojo, para el ciclo del cultivo de pimiento morrón (Capsicum annuum L.).
Contenido de clorofila en las hojas
El fitocromo existe en dos formas químicas interconvertibles: la forma inactiva absorbe radiación sobre todo en las longitudes de onda rojas (620-700 nm), mientras que la forma activa absorbe la radiación roja lejana (700-760 nm). La luz roja es importante para el desarrollo del
aparato fotosintético y puede aumentar la acumulación de almidón en varias especies de plantas al inhibir la translocación de la fotosíntesis de las hojas (Saebo et al., 1995), la luz azul es importante para el desarrollo de los cloroplastos, la formación de clorofila y la apertura de los estomas (Senger, 1982), en el Cuadro 8 se muestra como el contenido de clorofila de las hojas solo el día 14 de julio es igual entre los datos obtenidos de las plantas al interior de los túneles cubiertos con policarbonato translucido y el polietileno mostrando las menores concentraciones de unidades SPAD, y en los días 13 de mayo, 10 de junio, 12 de agosto y 9 de septiembre no se encuentran diferencias en las mediciones realizadas, todas las mediciones fueron realizadas a mediodía ya que la fotosíntesis de los cultivos tiene poca luz en la mañana y en la tarde cuando los niveles de radiación están muy por debajo del punto de saturación de la luz de la hoja (Möller et al, 2010). El exceso de energía radiante predispone a las plantas el estrés por calor y el cierre de los estomas, lo que resulta en una reducción de la fotosíntesis neta (Pn), la principal fuente de sustrato de carbohidratos para el crecimiento. (Sivakumar y Jifon, 2018) El estudio de los efectos de la luz en el ciclo celular se ha llevado a cabo extensamente en algas verdes unicelulares (clorofitas). Estos estudios han demostrado que la luz en la región azul (400-500 nm) inhibe la división celular en Protosiphon botryoides ( Nishihama y Kohchi, 2013 ).
Cuadro 8. Contenido relativo de clorofila (unidades SPAD) en las hojas de un cultivo de pimiento morrón (Capsicum annuum L.), en campo abierto y al interior de los túneles con cubiertas de: polietileno de alta densidad blanco, policarbonato azul, traslucido y rojo.
13 DE MAYO 10 DE JUNIO 14 DE JULIO 12 DE AGOSTO 09 DE SEPTIEMBRE CAMPO ABIERTO 47.23 a 47.2 a 46.28 a 46.26 a 46.46 a AZUL 47.16 a 47.16 a 45.80 a 45.50 a 48.23 a ROJO 45.98 a 45.98 a 46.35 a 46.83 a 48.61 a POLIETILENO 47.10 a 47.10 a 44.96 ab 45.91 a 48.38 a TRANSLUCIDO 47.76 a 47.76 a 43.55 b 47.83 a 48.56 a
Altura de planta y área foliar
El túnel crea un microambiente de elevado CO2, afecta el suelo y la temperatura del aire que a su vez afectan el desarrollo de la planta y expanden efectivamente el período de crecimiento y comercialización de muchos cultivos, la interceptación de la luz no solo es una función de la longitud total del disparo y del tipo de brote producido, sino también de otros factores como el tamaño de la hoja y las altas temperaturas sostenidas (35-40 °C) como resultado de la alta radiación solar, también pueden afectar la división celular, la expansión foliar y el desarrollo reproductivo, (Basile et al., 2014). Los Cuadros 9 y 10 describen las diferencias existentes entre la evolución de la altura de la planta medida desde el nivel de los medios de cultivo hasta la hoja superior expandida más recientemente en la punta del punto de crecimiento (Zambrano-Vaca et
al., 2016) y área foliar que se determinó por hoja y se obtuvo un IAF de 0.56. siendo estas menores en las plantas en campo abierto debido a la falta de una cubierta de protección y la exposición a las fluctuaciones extremas de las condiciones ambientales y la incidencia de plagas, seguidas de las plantas en el túnel de policarbonato translucido este resultado se debe principalmente afectado por la alta temperatura del aire. Ya que el pimiento morrón disminuye su crecimiento vegetativo con las altas temperaturas, en cambio una capa de polietileno simple o doble proporciona un microclima estable para el crecimiento del cultivo (Lewis, 2017), por lo cual las plantas bajo esta cubierta muestran una altura mayor debido a que PAR de diversas longitudes de onda y la hace más difusa, lo que aumenta la calidad y el rendimiento de los cultivos y por ello los nutrientes son en mayor proporción ocupados para la fructificación y menor para el crecimiento de la planta, también se vio beneficiado por la temperatura del aire que es menor que en los túneles cubiertos con policarbonato, en el túnel azul el crecimiento de la planta se vio afectado por la PAR transmitida que mejora el crecimiento foliar, el efecto de la temperatura pudo haber causado que el área foliar y la altura de las plantas fuera menor que en el túnel rojo ya que en este se observaron temperaturas iguales al traslucido, las plantas con mayor altura y área foliar se encontraron en el túnel de policarbonato color rojo donde el PAR transmitido al interior del túnel es de 660 nm que promueve el desarrollo de foliar al provocar una competencia de asimilación de nutrientes entre el follaje y el fruto, promueve brotes más verticales, observándose el mayor desarrollo de altura y área foliar las plantas al interior del túnel de policarbonato rojo, mientras las plantas bajo el color azul mostraron una área foliar muy próxima a las antes mencionadas y altura similar a las plantas al interior de los túneles de polietileno de alta densidad y policarbonato traslucido que obtuvieron datos parecidos.
Cuadro 9. Desarrollo de la altura de plantas (cm) en un cultivo de pimiento morrón (Capsicum annuum L.), en campo abierto y al interior de los túneles con cubiertas de: polietileno de alta densidad blanco, policarbonato azul, traslucido y rojo.
13 DE MAYO 10 DE JUNIO 14 DE JULIO 12 DE AGOSTO 09 DE SEPTIEMBRE ROJO 60.66a 60.66a 102.21a 132.50a 160.16a AZUL 55.66a 55.66a 86.51b 116.33b 138.50ab POLIETILENO 48.66b 48.66b 83.46b 106.00b 114.66bc TRANSLUCIDO 43.16c 43.16c 65.80c 88.66c 101.66cd CAMPO ABIERTO 18.00d 18.00d 38.76d 58.50d 81.66d
Cuadro 10. Desarrollo de área foliar de plantas (cm2) en un cultivo de pimiento morrón (Capsicum annuum L.), en campo abierto y al interior de los túneles con cubiertas de: polietileno de alta densidad blanco, policarbonato azul, traslucido y rojo.
13 DE MAYO 10 DE JUNIO 14 DE JULIO 12 DE AGOSTO 09 DE SEPTIEMBRE ROJO 103.82a 103.82a 118.28a 145.09a 121.57a AZUL 100.99a 100.99a 76.95b 94.14b 105.17a POLIETILENO 88.97a 88.97a 78.40b 68.17bc 72.35b TRANSLUCIDO 85.02a 85.02a 62.24bc 64.30cd 69.67b CAMPO ABIERTO 29.57b 29.57b 47.07c 40.07d 39.96c Rendimiento de frutos
En el Cuadro 11 se muestra como que el mayor rendimiento de frutos se observó en el interior del túnel cubierto con polietileno (131.45 kg), porque el microclima generado es mejor, esto debido las propiedades de transmisividad, difusividad y espectro de PAR y que la temperatura diurna sea más fresca, y disminuya la temperatura nocturna en el interior del túnel dando como resultado mejores rendimientos. En cuanto a la transmisión de PAR, el rendimiento dentro del túnel cubierto policarbonato celular azul (67.3 kg) se vio afectado positivamente por la transmisión de PAR que se ve mejorado y desarrolla gran cantidad de follaje ya que los nutrientes se reparten en crecimiento foliar y desarrollo de frutos, el policarbonato celular traslucido dio como resultado un rendimiento de (78.15 kg) ya que al haber presencia de las diversas longitudes de onda que afectan positivamente el desarrollo y fructificación de la planta
dando como resultado un buen rendimiento de frutos al no generarse competencia por los nutrientes, se ha demostrado que los rendimientos de los cultivos son más altos bajo